在機(jī)器或機(jī)械中,任何零件都不是孤立存在的。因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中除了研究零件本身的功能和其它特征外,還必須研究零件之間的相互關(guān)系。 零件的相關(guān)分為直接相關(guān)和間接相關(guān)兩類。凡兩零件有直接裝配關(guān)系的,成為直接相關(guān)。沒有直接裝配關(guān)系的相關(guān)成為間接相關(guān)。間接相關(guān)又分為位置相關(guān)和運(yùn)動(dòng)相關(guān)兩類。位置相關(guān)是指兩零件在相互位置上有要求,如減速器中兩相鄰的傳動(dòng)軸,其中心距必須保證一定的精度,兩軸線必須平行,以保證齒輪的正常嚙合。運(yùn)動(dòng)相關(guān)是指一零件的運(yùn)動(dòng)軌跡與另一零件有關(guān),如車床刀架的運(yùn)動(dòng)軌跡必須平行于于主軸的中心線,這是靠床身導(dǎo)軌和主軸軸線相平行來保證的,所以,主軸與導(dǎo)軌之間位置相關(guān);而刀架與主軸之間為運(yùn)動(dòng)相關(guān)。 多數(shù)零件都有兩個(gè)或更多的直接相關(guān)零件,故每個(gè)零件大都具有兩個(gè)或多個(gè)部位在結(jié)構(gòu)上與其它零件有關(guān)。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),兩零件直接相關(guān)部位必須同時(shí)考慮,以便合理地選擇材料的熱處理方式、形狀、尺寸、精度及表面質(zhì)量等。同時(shí)還必須考慮滿足間接相關(guān)條件,如進(jìn)行尺寸鏈和精度計(jì)算等。一般來說,若某零件直接相關(guān)零件愈多,其結(jié)構(gòu)就愈復(fù)雜;零件的間接相關(guān)零件愈多,其精度要求愈高。
機(jī)械結(jié)構(gòu)的功能主要是靠機(jī)械零部件的幾何形狀及各個(gè)零部件之間的相對位置關(guān)系實(shí)現(xiàn)的。零部件的幾何形狀由它的表面所構(gòu)成,一個(gè)零件通常有多個(gè)表面,在這些表面中有的與其它零部件表面直接接觸,把這一部分表面稱為功能表面。在功能表面之間的聯(lián)結(jié)部分稱為聯(lián)接表面。 零件的功能表面是決定機(jī)械功能的重要因素,功能表面的設(shè)計(jì)是零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心問題。描述功能表面的主要幾何參數(shù)有表面的幾何形狀、尺寸大小、表面數(shù)量、位置、順序等。通過對功能表面的變異設(shè)計(jì),可以得到為實(shí)現(xiàn)同一技術(shù)功能的多種結(jié)構(gòu)方案。
產(chǎn)品形式的審美創(chuàng)造,以功能為取向原則,產(chǎn)品精神功能的發(fā)揮有助于整體產(chǎn)品目的性和實(shí)用功能的實(shí)現(xiàn)。產(chǎn)品依隨其功能還會(huì)表現(xiàn)出不同的自由度,如機(jī)械設(shè)備、家用電器等的自由度相對較小,以審美功能為主的日用品和裝飾品在形式上的自由度。但是,形式自由度的大小與產(chǎn)品是否具有較好的形式美感并無多大直接關(guān)系。如電鉆、電扇的葉片這類經(jīng)過計(jì)算設(shè)計(jì)出來的純技術(shù)產(chǎn)品或配件,更多體現(xiàn)了理性和客觀的物質(zhì)存在,沒有給形式設(shè)計(jì)留下多少余地,但仍可以顯示出一定的功能美和形式美。
設(shè)計(jì)意味者創(chuàng)新,這決定了必須用發(fā)展的觀點(diǎn)來看待設(shè)計(jì)及其形態(tài),不然所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品就會(huì)喪失生命力。消費(fèi)者在選購產(chǎn)品時(shí),往往也通過產(chǎn)品形態(tài)所表達(dá)的某種信息來判斷和和衡量是否與其內(nèi)心所希望的一致,從而終做出購買的決策。不同的時(shí)代都有自己的設(shè)計(jì)語言,時(shí)代在發(fā)展決定著設(shè)計(jì)師應(yīng)不斷地培植新型形態(tài)觀,成為引領(lǐng)消費(fèi)的先行者。 從一定意義上可以說,工業(yè)設(shè)計(jì)是作為藝術(shù)造型設(shè)計(jì)而存在和被感知的一種“形式賦予”的活動(dòng)。為了滿足人的需求,產(chǎn)品形態(tài)的發(fā)展是無止境的,產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)迫切要求人們正確認(rèn)識(shí)產(chǎn)品的形式與審美的關(guān)系,用“美”的尺度,設(shè)計(jì)制造富有形式美感的現(xiàn)代“藝術(shù)品”。